連結構造および連結方法
【課題】連結時の加熱時間の短縮を図りつつ、連結強度の低下を抑制することができる連結構造を提供する。
【解決手段】連結構造は、第１の面３ａと当該第１の面３ａとは反対側の第２の面３ｂとを有し、第１の面３ａから第２の面３ｂまで貫通する貫通孔４が形成されてなる第１の部材３と、第１の部材３の第１の面３ａに対向する面側に設けられた基台部２１が第３の面２１ａを有し、第３の面２１ａに設けられ且つ貫通孔４に挿通された突出部２２および突出部２２の先端部から第２の面３ｂにおける貫通孔４の外側へ貫通孔４を中心として放射状に延出してなる３つの延出部２ｅを有する第２の部材１とを備える。そして、第３の面２１ａと延出部２ｅとで挟持する形で、第１の部材３と第２の部材１とを連結してなる。
【解決手段】連結構造は、第１の面３ａと当該第１の面３ａとは反対側の第２の面３ｂとを有し、第１の面３ａから第２の面３ｂまで貫通する貫通孔４が形成されてなる第１の部材３と、第１の部材３の第１の面３ａに対向する面側に設けられた基台部２１が第３の面２１ａを有し、第３の面２１ａに設けられ且つ貫通孔４に挿通された突出部２２および突出部２２の先端部から第２の面３ｂにおける貫通孔４の外側へ貫通孔４を中心として放射状に延出してなる３つの延出部２ｅを有する第２の部材１とを備える。そして、第３の面２１ａと延出部２ｅとで挟持する形で、第１の部材３と第２の部材１とを連結してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材の一方に設けられた熱可塑性材料からなる部材を利用して、２つの部材を連結してなる連結構造および当該連結構造を得るための連結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方の部材に突設された溶着ボスを他方の部材に貫設された孔に挿通した後に、孔から突出した溶着ボスの先端部分を溶着治具により加熱溶融して孔の径よりも大きくすることにより、一方の部材と他方の部材とを連結する連結方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されている連結方法では、図７（ａ）に示すように、厚み方向に貫通する貫通孔５４が貫設されてなる第１の部材５３と、第１の部材５３に対向する面側における貫通孔５４に対応する部位に熱可塑性のプラスチックからなる溶着ボス５２が突設された第２の部材５１とを連結する。
【０００４】
この溶着ボス５２は、図７（ｂ）に示すように、円柱状の大径部５２Ｌと、当該大径部５２Ｌの先端面から突出する円柱状の小径部５２Ｓとから構成されている。また、溶着ボス５２の小径部５２Ｓは、先端面５２ａの中央部に凹部５２ｂが形成されてなる。
【０００５】
一方、溶着治具５５は、図７（ｂ）及び図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、小径部５２Ｓの先端部５２ａとの当接面５５ａにおいて、中央部に溶着ボス５２の凹部５２ｂに嵌合する略円錐状の凸部５５ｂが形成されている。
【０００６】
この連結方法のフローを、図７（ａ）乃至（ｆ）を用いて説明する。
まず、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス５２の小径部５２Ｓが貫通孔５４に挿通する形で、第１の部材５３と第２の部材５１とを重ね合わせる。このとき、溶着ボス５２の先端部５２ａが、第１の部材５３における第２の部材５１とは反対側において貫通孔５４から突出する。
【０００７】
次に、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように、溶着ボス５２の凹部５２ｂと溶着治具５５の凸部５５ｂとを嵌合させて、溶着治具５５の当接面５５ａに設けられた凸部５５ｂの円錐面５５ｄおよび凸部５５ｂの外周部５５ｃから、溶着ボス５２の先端面５２ａの凹部５２ｂおよび凹部５２ｂの外周部５２ｃに熱を伝えることにより、溶着ボス５２を加熱溶融する。そして、溶着治具５５を第２の部材５１に押し付けると、溶着ボス５２における貫通孔５４から突出した部分における加熱溶融された部位が押し潰されて、平面視で貫通孔５４の外側に向かって押し出される。そして、図７（ｅ）および（ｆ）に示すような、貫通孔５４に挿通された突出部６２の先端部から貫通孔５４の外側に延出する延出部５２ｆが形成され、第２の部材５１と第１の部材５３とが連結される。
【０００８】
この特許文献１に記載された連結方法では、断面形状が円形の溶着ボス５２が設けられた第２の部材５１と、開口形状が円形の貫通孔５４が貫設された第１の部材５３とを連結する。従って、溶着ボス５２のうち、溶着治具５５により加熱溶融される部分の長さについて、［数１］で表される関係が成立することになる。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ここにおいて、Ｌ０は、溶着ボス５２における加熱溶融される部位の長さ、ｄは、溶着ボス５２の径（直径）、Ｄは、延出部５２ｆの径（直径）、Ｔは、延出部５２ｆの厚みを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１６２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、第１の部材５３に電子部品などが実装されている場合、溶着ボス５２を加熱溶融する時間が長くなると、電子部品にまで熱が伝わり、電子部品の温度が上昇し、電子部品が故障してしまうおそれがある。
【００１３】
溶着ボス５２における、加熱溶融する部分の長さを短くすることにより、溶着ボス５２における加熱溶融する部分の体積を小さくすることで、加熱する時間を短縮することが考えられるが、［数１］から分かるように、溶着ボス５２の径ｄが同じであれば、延出部５２ｆの径Ｄが小さくなってしまうので、第１の部材５３と第２の部材５１との連結強度が大きく低下してしまう。
【００１４】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、連結時の加熱時間の短縮を図りつつ、連結強度の低下を抑制することができる連結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る連結構造は、第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有し、第１の面から第２の面まで貫通する貫通孔が形成されてなる第１の部材と、第１の部材の第１の面に対向する第３の面を有し、第３の面に設けられ且つ貫通孔に挿通された熱可塑性材料からなる突出部および当該突出部の先端部から第２の面における貫通孔の外側へ貫通孔を中心として放射状に延出してなる熱可塑性材料からなる複数の延出部を有する第２の部材とを備え、第３の面と延出部とで挟持する形で、第１の部材と第２の部材とを連結してなる。
【発明の効果】
【００１６】
本構成によれば、延出部の体積を低減することにより、連結時の加熱時間の短縮を図りつつ、延出部が平面視で円形状に形成されてなる構成に比べて、貫通孔の中心から延出部の先端部までの距離を大きくすることができ、延出部が貫通孔から抜けにくくなるので、連結強度の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係る連結構造は、上記複数の延出部が、隣接する２つの延出部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなるものであってもよい。
本構成によれば、第１の部材から第２の部材を離脱させる方向に力が加わったときに、各延出部に均等に力が加わるので、特定の延出部に力が集中的に加わることによる延出部の破損を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る連結構造は、上記延出部が、少なくとも３つ設けられてなるものであってもよい。
本構成によれば、延出部が２つ設けられてなる構成に比べて、連結強度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る連結構造は、上記第１の部材が、上記第２の面に上記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部が形成されてなり、上記第２の部材が、上記延出部における上記係合凹部に対応する部位に係合突起が形成されてなるものであってもよい。
【００２０】
本構成によれば、延出部が接触している第１の部材に形成された１つ以上の係合凹部に、延出部に形成された係合突起を埋没させることで、延出部が第２の面に沿って摺動しにくくなるので、第１の部材と第２の部材との連結強度が向上する。
【００２１】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部の外形サイズが、上記延出部の外形サイズよりも小さく形成されてなるものであってもよい。
本構成によれば、延出部における係合凹部に対向する面側を係合凹部の外周部全体に亘って密着させることができるので、連結構造の強度の向上を図ることができる。
【００２２】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部が、上記貫通孔と連続して形成されてなるものであってもよい。
本構成によれば、係合凹部と貫通孔とを同時に形成することができるので、製造時の工程数を削減することができるから、製造コストの削減を図ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部が、上記第１の部材における上記第１の面から上記第２の面まで貫通するものであってもよい。
本構成によれば、連結構造の強度向上を図ることができる。
【００２４】
また、本発明は、第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有する第１の部材に第１の面から第２の面まで貫通する形で形成された貫通孔に、第１の部材の第１の面に当接する第３の面を有する第２の部材の第３の面側に設けられた溶着ボスを貫通孔に挿通する工程と、孔から第２の面側に突出する溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧することにより、貫通孔に挿通された突出部および当該突出部の先端部から第２の面における貫通孔の外側へ延出してなる延出部を形成する工程とを含み、第２の部材と延出部とで第１の部材を挟持する形で、第１の部材と第２の部材とを連結する連結方法であって、溶着治具が、溶着ボスの先端部との当接面の中央部に突設された突出部と、当接面の中央部から当接面の外周部に向かって放射状に延びた複数の溝部とを有し、溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧すると、溶融した溶着ボスの先端部が溝部に沿って押し出されることにより延出部が形成される連結方法であってもよい。
【００２５】
本構成によれば、延出部が平面視で円形状に形成されてなる場合と同じ連結強度を、より体積の少ない延出部で実現することができるので、溶着ボスにおける溶融部位の体積を低減することにより溶融エネルギーを削減することができるとともに、材料費の低減を図ることができる。そして、溶融エネルギーを低減することにより、第１の部材または第２の部材に伝わる熱量を低減することができるので、電子部品の温度が上昇することによる電子部品の故障の発生を抑制することができる。また、溶着治具を変更するだけで、従来と同じ製造方法を採用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、本発明は、上記複数の溝部が、隣接する２つの溝部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる連結方法であってもよい。
本構成によれば、前記貫通孔の周囲に等間隔に配置されてなり、第１の部材から第２の部材を離脱させる方向に力が加わったときに、特定の延出部に力が集中的に加わることによる延出部の破損を抑制できる複数の延出部を形成することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記溝部が、少なくとも３つ設けられてなる連結方法であってもよい。
また、本発明は、上記第１の部材に、上記第２の面に上記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部を形成する工程と、上記第２の部材に、上記延出部における上記係合凹部に対応する部位に係合突起を形成する工程とを含む連結方法であってもよい。
【００２８】
本構成によれば、第１の部材と第２の部材とが連結した状態において、係合凹部と係合突起とが係合するので、連結強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図２】実施の形態１に係る連結方法に用いられる溶着治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ４−Ａ４線で破断した断面図である。
【図３】実施の形態２に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。。
【図４】実施の形態３に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図５】実施の形態４に係る連結構造および連結方法を説明する図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図６】実施の形態５に係る連結構造および連結方法を説明する図であり、（ａ）は連結開始時の溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図７】従来例に係る連結方法において、（ａ）は連結開始時における平面図（溶着ボス先端面側から視た）、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着治具により溶着ボスを加熱溶融している状態における平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結後における平面図、（ｆ）は（ｅ）においてＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図８】従来例に係る連結方法に用いられる溶着治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ４−Ａ４線で破断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る連結構造は、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、板状の第１の部材３と、円柱状の突出部２２が設けられた第２の部材１とを連結してなる構造である。
【００３１】
第１の部材３は、第１の面３ａと第１の面３ａとは反対側の第２の面３ｂとを有し、第１の面３ａから第２の面３ｂまで貫通する貫通孔４が形成されてなる。
第２の部材１は、熱可塑性樹脂等により形成され、板状の主部１１と、主部１１における第１の部材３の第１の面３ａに対向する面側に形成された円柱状の基台部２１とを備える。また、突出部２２は、基台部２１の第３の面２１ａ上に基台部２１と連続一体に設けられている。この突出部２２は、第１の部材３に貫設された貫通孔４に挿通されており、基台部２１の第３の面２１ａに第１の部材３の第１の面３ａが当接している。また、突出部２２の先端部から第２の面３ｂに沿って貫通孔４の外側へ貫通孔４を中心として放射状に３つの延出部２ｅが延出しており、基台部２１の第３の面２１ａと延出部２ｅとで第１の部材３を挟持している。
【００３２】
次に、第１の部材３と第２の部材１とを連結する前における第２の部材１の構造についてする。
第２の部材１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１の部材３の第１の面３ａに対向する側に、基台部２１、突出部２２および延出部２ｅの基となる溶着ボス２が設けられてなる。この溶着ボス２は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、略円柱状に形成され、貫通孔４よりも径が大きい大径部２Ｌと、貫通孔４よりも径がやや小さい小径部２Ｓとから構成されている。ここで、小径部２Ｓは、軸方向の長さが第２の部材１の厚みよりも長くなるように形成されており、小径部２Ｓを貫通孔４に挿通させる形で、第１の部材３と第２の部材１とを重ね合わせと、小径部２Ｓの先端部２ａが、第１の部材３の第２の面側に突出する。また、小径部２Ｓの先端部２ａは、中央部に凹部２ｂが形成されている。
【００３３】
次に、第１の部材３と第２の部材１との連結の際に、溶着ボス２の溶融に使用する溶着治具５の構造について説明する。
溶着治具５は、図１（ｂ）および図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、略円柱状に形成されており、溶着ボス２に当接させる当接面５ａには、中央部に形成された円形の第１の溝部５ｃと、第１の溝部５ｃの略中央部に突設され溶着ボス２の凹部２ｂに嵌合する形状に形成された凸部５ｂと、第１の溝部５ｃから外側に向かって放射状に延出する３つの第２の溝部５ｅとが設けられている。ここで、凸部５ｂは、略円錐状に形成されている。そして、溶着治具５の当接面５ａを溶着ボス２の先端部２ａに当接させたときに、当接面５ａのうち第１の溝部５ｃおよび第２の溝部５ｅ以外の部位５ｆが、第１の部材３の第２の面３ｂに当接するとともに、凸部５ｂの円錐面５ｄが溶着ボス２の凹部２ｂの周面に接触し、第１の溝部５ｃの底面における凸部５ｂの外周部が溶着ボス２の先端部２ａにおける凹部２ｂの外周部２ｃに接触することになる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させていき（図１（ｂ）中の矢印参照）、溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００３５】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置された部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図１（ｃ）および（ｄ））。
【００３６】
そして、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延びる延出部２ｅが形成され、第１の部材３と第２の部材１とが連結された状態となる。
溶着リブ２のうち加熱溶融される部分の先端部２ａからの軸方向の長さについて、以下の［数２］に示す関係式が成立する。
【００３７】
【数２】
【００３８】
ここにおいて、溶着ボス２が加熱溶融される部分の長さをＬ、溶着ボス２の直径をｄ、延出部２ｅに外接する円の直径をＤ、延出部２ｅの厚みをＴ、平面視における３本の延出部２ｅおよび演出部２ｅに外接する円のうち平面視で延出部２ｅと重ならない部位の面積をＳとしている。
【００３９】
［数１］および［数２］とを比較すると、従来例における平面視円形状の延出部５２ｆの直径Ｄ１と、本実施の形態に係る延出部２ｅに外接する円の直径Ｄとを同じにしながらも、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さをＬ−Ｌ０＝ＳＴ／［π（ｄ／２）２］だけ短くすることができることがわかる。
【００４０】
結局、本実施の形態に係る連結構造は、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さの短縮、即ち、加熱溶融される部分の体積の縮小を図ることができるので、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、連結強度の低下を抑制しながらも加熱時間を短縮することができる。これにより、例えば、第１の部材３に電子部品が実装されている場合には、第１の部材３に伝わる熱量を抑えることができるので、電子部品が高温になることによる電子部品の故障を防ぐことができる。また、平面視円形状の構成とした場合に比べて、貫通孔４の中心から延出部２ｅの先端部までの距離（貫通孔４の中心から延出部２ｅの先端部に外接する円の半径Ｄ／２）を大きくすることができるので、延出部２ｅが貫通孔４から抜けにくくなるので、連結強度の向上が図れる。更に、溶着ボス２の形成に必要な材料を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態１と略同様であり、図３に示すように、第１の部材３における延出部２ｅが当接する部位の一部に、係合凹部４ｂが形成されている点のみが相違する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００４２】
係合凹部４ｂは、第１の部材３の第１の面３ａから第２の面３ｂにまで貫通しており、貫通孔４と連続一体に形成されている。そして、この係合凹部４ｂには、延出部２ｅの一部が埋没することになる。以下、この延出部２ｅにおける係合凹部４ｂに埋没している部位を係合突起２ｅ１と称する。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させていき（図１（ｂ）中の矢印参照）、溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００４４】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置された部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図３（ｃ）および（ｄ）参照）。このとき、溶融された溶着ボス２は、第１の部材３に貫設された貫通孔４の周壁から係合凹部４ｂの中へも侵入していく。
【００４５】
そして、図３（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延び且つ第１の部材３に設けられた係合凹部４ｂそれぞれに嵌合する係合突起２ｅ１を有する延出部２ｅが形成され、第１の部材３を、基台部２１の第３の面２１ａと延出部２ｅにおける平面視で係合凹部４ｂと重ならない部位とで挟持する形で、第１の部材３と第２の部材１とが連結された状態となる。
【００４６】
溶着リブ２のうち加熱溶融される部分の先端部２ａからの軸方向の長さについて、以下の［数３］に示す関係式が成立する。
【００４７】
【数３】
【００４８】
ここにおいて、溶着ボス２が加熱溶融される部分の長さをＬ、溶着ボス２の直径をｄ、延出部２ｅに外接する円の直径をＤ、延出部２ｅの厚みをＴ、平面視における３本の延出部２ｅおよび延出部２ｅに外接する円のうち平面視で延出部２ｅと重ならない部位の面積をＳ１（図３（ｅ）参照）、係合突起２ｅ１の体積をＶ１としている。
【００４９】
［数１］および［数２］とを比較すると、従来例における平面視円形状の延出部５２ｆの直径Ｄ１と、本実施の形態に係る延出部２ｅに外接する円の直径Ｄとを同じにしながらも、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さをＬ−Ｌ０＝（Ｓ１×Ｔ−Ｖ１）／［π（ｄ／２）２］だけ短くすることができることがわかる。
【００５０】
本実施の形態に係る連結構造では、延出部２ｅに、第１の部材３に形成された係合凹部４ｂに嵌合する細長の係合突起２ｅ１が形成されていることにより、実施の形態１に比べて第１の部材３の厚み方向の幅が大きくなり、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００５１】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態２に係る連結構造と略同様であり、図４に示すように、係合凹部４ｃが第１の部材３の厚み方向に貫通していない点のみが相違する。なお、実施の形態２の同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、連結方法については、実施の形態２と略同様なので、図示のみで説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態に係る連結構造では、実施の形態２と同様に、延出部２ｅに、第１の部材３に形成された係合凹部４ｃに嵌合する細長の係合突起２ｅ１が形成されていることにより、実施の形態１に比べて第１の部材３の厚み方向の幅が大きくなり、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００５３】
また、係合凹部４ｃが、第１の部材３の厚み方向に貫通していないので、その分、実施の形態２に比べて、係合凹部４ｃに埋没した部位の体積（［数３］におけるパラメータＶ１）が小さくなっている。これにより、延出部２ｅの体積を実施の形態２に比べて小さくすることができるので、溶着ボス２における加熱溶融される部分の体積を小さくし、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、実施の形態２に比べて加熱時間を短縮することができる。
【００５４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態１に係る連結構造と略同様であり、図５に示すように、第１の部材３における延出部２ｅが当接する部位の一部に、係合凹部４ｄが形成されている点が相違する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
係合凹部４ｄは、第１の部材３の第１の面３ａから第２の面３ｂにまで貫通しており、貫通孔４から離間した位置に形成されている。そして、この係合凹部４ｄには、延出部２ｅの一部が埋没することになる。以下、この延出部２ｅにおける係合凹部４ｄに埋没した部位を係合突起２ｅ１と称する。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させる（図５（ｂ）中の矢印参照）。
【００５７】
その後、この溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００５８】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置される部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図５（ｃ）および（ｄ）参照）。このとき、溶融された溶着ボス２は、第１の部材３の第２の面３ｂ側から係合凹部４ｄに回り込む。
【００５９】
そして、図５（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延び且つ係合凹部４ｂそれぞれに嵌合する係合突起２ｅ１を有する延出部２ｅが形成され、第１の部材３と第２の部材１とが連結される。
【００６０】
本実施の形態に係る連結構造では、第１の部材３に形成された係合凹部４ｂに、延出部２ｅに形成された係合突起２ｅ１が嵌合することにより、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態４と略同様であり、図６に示すように、係合凹部４ｅが第１の部材３の厚み方向に貫通していない点のみが相違する。なお、実施の形態２の同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態では、図６に示すように、第１の部材３に形成された係合凹部４ｅに、延出部２ｅに設けられた係合突起２ｅ１が嵌合することにより、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００６２】
また、係合凹部４ｅが、第１の部材３の厚み方向に貫通していないので、その分、実施の形態４に比べて、係合凹部４ｅに埋没した部位の体積（［数３］におけるパラメータＶ１）が小さくなっている。これにより、延出部２ｅの体積を実施の形態４に比べて小さくすることができるので、溶着ボス２における加熱溶融される部分の体積を小さくし、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、実施の形態４に比べて加熱時間を短縮することができる。
【００６３】
＜変形例＞
（１）前述の実施の形態１では、溶着治具５の溝部５ｅの数が３つの例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、溶着治具５の溝部５ｅの数が３つ以上の方向に延出するものであってもよい。溶着治具５の溝部５ｅが３つ以上の方向に延出していれば、延出部２ｅが３つ以上形成され、延出部２ｅにより第１の部材３を３点以上で固定することができるので、第２の部材１に第１の部材３をより強固に固定することができる。また、延出部２ｅの厚みを厚くし、更に、溶着ボス２の長さを短くすることができれば、第１の部材３に溶着治具５の当接面５ａを必ず当接させる必要はなく、突出部５ｆと他方の部材３の間に薄いかしめ部が形成されても構わない。
【００６４】
（２）前述の実施の形態２乃至５に係る係合凹部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅの形状は、本実施の形態ので説明した形状に限定されない。
また、３つの延出部２ｅのうちの１つまたは２つの延出部２ｅに対応する部位だけに係合凹部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを形成するようにしてもよい。
【００６５】
（３）前述の実施の形態４および５では、第１の部材３における各延出部２ｅに対応する部位に、係合凹部４ｄ，４ｅを１つずつ形成する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、１つの延出部２ｅに対応する部位に複数の係合凹部４ｄ，４ｅを形成してもよい。
【００６６】
（４）前述の実施の形態１乃至４では、溶着ボスが熱可塑性の合成樹脂により形成されてなる例について説明したが、これに限定されるものではなく、金属以外の熱可塑性の材料であれば他の材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、部材同士を溶着リブを用いて連結する連結構造、および、当該連結構造を得るための連結方法に好適である。そして、コスト低減および連結時の加熱時間の短縮が要求される連結構造に有効である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 第２の部材
２ 溶着ボス
２ａ 先端面
２ｂ 凹部
２ｃ 外周部
２ｅ、２ｆ 延出部
２ｅ１ 係合突起
３ 第１の部材
３ａ 第１の面
３ｂ 第２の面
４ 貫通孔
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ 係合凹部
５ 溶着治具
５ａ 当接面
５ｂ 凸部
５ｃ 第１の溝部
５ｄ 円錐面
５ｅ 第２の溝部
２１ 基台部
２１ａ 第３の面
２２ 突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材の一方に設けられた熱可塑性材料からなる部材を利用して、２つの部材を連結してなる連結構造および当該連結構造を得るための連結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一方の部材に突設された溶着ボスを他方の部材に貫設された孔に挿通した後に、孔から突出した溶着ボスの先端部分を溶着治具により加熱溶融して孔の径よりも大きくすることにより、一方の部材と他方の部材とを連結する連結方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されている連結方法では、図７（ａ）に示すように、厚み方向に貫通する貫通孔５４が貫設されてなる第１の部材５３と、第１の部材５３に対向する面側における貫通孔５４に対応する部位に熱可塑性のプラスチックからなる溶着ボス５２が突設された第２の部材５１とを連結する。
【０００４】
この溶着ボス５２は、図７（ｂ）に示すように、円柱状の大径部５２Ｌと、当該大径部５２Ｌの先端面から突出する円柱状の小径部５２Ｓとから構成されている。また、溶着ボス５２の小径部５２Ｓは、先端面５２ａの中央部に凹部５２ｂが形成されてなる。
【０００５】
一方、溶着治具５５は、図７（ｂ）及び図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、小径部５２Ｓの先端部５２ａとの当接面５５ａにおいて、中央部に溶着ボス５２の凹部５２ｂに嵌合する略円錐状の凸部５５ｂが形成されている。
【０００６】
この連結方法のフローを、図７（ａ）乃至（ｆ）を用いて説明する。
まず、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス５２の小径部５２Ｓが貫通孔５４に挿通する形で、第１の部材５３と第２の部材５１とを重ね合わせる。このとき、溶着ボス５２の先端部５２ａが、第１の部材５３における第２の部材５１とは反対側において貫通孔５４から突出する。
【０００７】
次に、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように、溶着ボス５２の凹部５２ｂと溶着治具５５の凸部５５ｂとを嵌合させて、溶着治具５５の当接面５５ａに設けられた凸部５５ｂの円錐面５５ｄおよび凸部５５ｂの外周部５５ｃから、溶着ボス５２の先端面５２ａの凹部５２ｂおよび凹部５２ｂの外周部５２ｃに熱を伝えることにより、溶着ボス５２を加熱溶融する。そして、溶着治具５５を第２の部材５１に押し付けると、溶着ボス５２における貫通孔５４から突出した部分における加熱溶融された部位が押し潰されて、平面視で貫通孔５４の外側に向かって押し出される。そして、図７（ｅ）および（ｆ）に示すような、貫通孔５４に挿通された突出部６２の先端部から貫通孔５４の外側に延出する延出部５２ｆが形成され、第２の部材５１と第１の部材５３とが連結される。
【０００８】
この特許文献１に記載された連結方法では、断面形状が円形の溶着ボス５２が設けられた第２の部材５１と、開口形状が円形の貫通孔５４が貫設された第１の部材５３とを連結する。従って、溶着ボス５２のうち、溶着治具５５により加熱溶融される部分の長さについて、［数１］で表される関係が成立することになる。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ここにおいて、Ｌ０は、溶着ボス５２における加熱溶融される部位の長さ、ｄは、溶着ボス５２の径（直径）、Ｄは、延出部５２ｆの径（直径）、Ｔは、延出部５２ｆの厚みを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１６２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、第１の部材５３に電子部品などが実装されている場合、溶着ボス５２を加熱溶融する時間が長くなると、電子部品にまで熱が伝わり、電子部品の温度が上昇し、電子部品が故障してしまうおそれがある。
【００１３】
溶着ボス５２における、加熱溶融する部分の長さを短くすることにより、溶着ボス５２における加熱溶融する部分の体積を小さくすることで、加熱する時間を短縮することが考えられるが、［数１］から分かるように、溶着ボス５２の径ｄが同じであれば、延出部５２ｆの径Ｄが小さくなってしまうので、第１の部材５３と第２の部材５１との連結強度が大きく低下してしまう。
【００１４】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、連結時の加熱時間の短縮を図りつつ、連結強度の低下を抑制することができる連結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る連結構造は、第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有し、第１の面から第２の面まで貫通する貫通孔が形成されてなる第１の部材と、第１の部材の第１の面に対向する第３の面を有し、第３の面に設けられ且つ貫通孔に挿通された熱可塑性材料からなる突出部および当該突出部の先端部から第２の面における貫通孔の外側へ貫通孔を中心として放射状に延出してなる熱可塑性材料からなる複数の延出部を有する第２の部材とを備え、第３の面と延出部とで挟持する形で、第１の部材と第２の部材とを連結してなる。
【発明の効果】
【００１６】
本構成によれば、延出部の体積を低減することにより、連結時の加熱時間の短縮を図りつつ、延出部が平面視で円形状に形成されてなる構成に比べて、貫通孔の中心から延出部の先端部までの距離を大きくすることができ、延出部が貫通孔から抜けにくくなるので、連結強度の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係る連結構造は、上記複数の延出部が、隣接する２つの延出部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなるものであってもよい。
本構成によれば、第１の部材から第２の部材を離脱させる方向に力が加わったときに、各延出部に均等に力が加わるので、特定の延出部に力が集中的に加わることによる延出部の破損を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る連結構造は、上記延出部が、少なくとも３つ設けられてなるものであってもよい。
本構成によれば、延出部が２つ設けられてなる構成に比べて、連結強度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る連結構造は、上記第１の部材が、上記第２の面に上記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部が形成されてなり、上記第２の部材が、上記延出部における上記係合凹部に対応する部位に係合突起が形成されてなるものであってもよい。
【００２０】
本構成によれば、延出部が接触している第１の部材に形成された１つ以上の係合凹部に、延出部に形成された係合突起を埋没させることで、延出部が第２の面に沿って摺動しにくくなるので、第１の部材と第２の部材との連結強度が向上する。
【００２１】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部の外形サイズが、上記延出部の外形サイズよりも小さく形成されてなるものであってもよい。
本構成によれば、延出部における係合凹部に対向する面側を係合凹部の外周部全体に亘って密着させることができるので、連結構造の強度の向上を図ることができる。
【００２２】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部が、上記貫通孔と連続して形成されてなるものであってもよい。
本構成によれば、係合凹部と貫通孔とを同時に形成することができるので、製造時の工程数を削減することができるから、製造コストの削減を図ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る連結構造は、上記係合凹部が、上記第１の部材における上記第１の面から上記第２の面まで貫通するものであってもよい。
本構成によれば、連結構造の強度向上を図ることができる。
【００２４】
また、本発明は、第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有する第１の部材に第１の面から第２の面まで貫通する形で形成された貫通孔に、第１の部材の第１の面に当接する第３の面を有する第２の部材の第３の面側に設けられた溶着ボスを貫通孔に挿通する工程と、孔から第２の面側に突出する溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧することにより、貫通孔に挿通された突出部および当該突出部の先端部から第２の面における貫通孔の外側へ延出してなる延出部を形成する工程とを含み、第２の部材と延出部とで第１の部材を挟持する形で、第１の部材と第２の部材とを連結する連結方法であって、溶着治具が、溶着ボスの先端部との当接面の中央部に突設された突出部と、当接面の中央部から当接面の外周部に向かって放射状に延びた複数の溝部とを有し、溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧すると、溶融した溶着ボスの先端部が溝部に沿って押し出されることにより延出部が形成される連結方法であってもよい。
【００２５】
本構成によれば、延出部が平面視で円形状に形成されてなる場合と同じ連結強度を、より体積の少ない延出部で実現することができるので、溶着ボスにおける溶融部位の体積を低減することにより溶融エネルギーを削減することができるとともに、材料費の低減を図ることができる。そして、溶融エネルギーを低減することにより、第１の部材または第２の部材に伝わる熱量を低減することができるので、電子部品の温度が上昇することによる電子部品の故障の発生を抑制することができる。また、溶着治具を変更するだけで、従来と同じ製造方法を採用することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、本発明は、上記複数の溝部が、隣接する２つの溝部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる連結方法であってもよい。
本構成によれば、前記貫通孔の周囲に等間隔に配置されてなり、第１の部材から第２の部材を離脱させる方向に力が加わったときに、特定の延出部に力が集中的に加わることによる延出部の破損を抑制できる複数の延出部を形成することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記溝部が、少なくとも３つ設けられてなる連結方法であってもよい。
また、本発明は、上記第１の部材に、上記第２の面に上記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部を形成する工程と、上記第２の部材に、上記延出部における上記係合凹部に対応する部位に係合突起を形成する工程とを含む連結方法であってもよい。
【００２８】
本構成によれば、第１の部材と第２の部材とが連結した状態において、係合凹部と係合突起とが係合するので、連結強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態１に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図２】実施の形態１に係る連結方法に用いられる溶着治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ４−Ａ４線で破断した断面図である。
【図３】実施の形態２に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。。
【図４】実施の形態３に係る連結構造および連結方法を説明するための図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図５】実施の形態４に係る連結構造および連結方法を説明する図であり、（ａ）は連結開始時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図６】実施の形態５に係る連結構造および連結方法を説明する図であり、（ａ）は連結開始時の溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着ボスを加熱溶融しているときに溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結完了時に溶着ボスの先端側から視た平面図、（ｆ）は（ｅ）におけるＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図７】従来例に係る連結方法において、（ａ）は連結開始時における平面図（溶着ボス先端面側から視た）、（ｂ）は（ａ）におけるＡ１−Ａ１線で破断した断面図、（ｃ）は溶着治具により溶着ボスを加熱溶融している状態における平面図、（ｄ）は（ｃ）におけるＡ２−Ａ２線で破断した断面図、（ｅ）は連結後における平面図、（ｆ）は（ｅ）においてＡ３−Ａ３線で破断した断面図である。
【図８】従来例に係る連結方法に用いられる溶着治具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ４−Ａ４線で破断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る連結構造は、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、板状の第１の部材３と、円柱状の突出部２２が設けられた第２の部材１とを連結してなる構造である。
【００３１】
第１の部材３は、第１の面３ａと第１の面３ａとは反対側の第２の面３ｂとを有し、第１の面３ａから第２の面３ｂまで貫通する貫通孔４が形成されてなる。
第２の部材１は、熱可塑性樹脂等により形成され、板状の主部１１と、主部１１における第１の部材３の第１の面３ａに対向する面側に形成された円柱状の基台部２１とを備える。また、突出部２２は、基台部２１の第３の面２１ａ上に基台部２１と連続一体に設けられている。この突出部２２は、第１の部材３に貫設された貫通孔４に挿通されており、基台部２１の第３の面２１ａに第１の部材３の第１の面３ａが当接している。また、突出部２２の先端部から第２の面３ｂに沿って貫通孔４の外側へ貫通孔４を中心として放射状に３つの延出部２ｅが延出しており、基台部２１の第３の面２１ａと延出部２ｅとで第１の部材３を挟持している。
【００３２】
次に、第１の部材３と第２の部材１とを連結する前における第２の部材１の構造についてする。
第２の部材１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１の部材３の第１の面３ａに対向する側に、基台部２１、突出部２２および延出部２ｅの基となる溶着ボス２が設けられてなる。この溶着ボス２は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、略円柱状に形成され、貫通孔４よりも径が大きい大径部２Ｌと、貫通孔４よりも径がやや小さい小径部２Ｓとから構成されている。ここで、小径部２Ｓは、軸方向の長さが第２の部材１の厚みよりも長くなるように形成されており、小径部２Ｓを貫通孔４に挿通させる形で、第１の部材３と第２の部材１とを重ね合わせと、小径部２Ｓの先端部２ａが、第１の部材３の第２の面側に突出する。また、小径部２Ｓの先端部２ａは、中央部に凹部２ｂが形成されている。
【００３３】
次に、第１の部材３と第２の部材１との連結の際に、溶着ボス２の溶融に使用する溶着治具５の構造について説明する。
溶着治具５は、図１（ｂ）および図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、略円柱状に形成されており、溶着ボス２に当接させる当接面５ａには、中央部に形成された円形の第１の溝部５ｃと、第１の溝部５ｃの略中央部に突設され溶着ボス２の凹部２ｂに嵌合する形状に形成された凸部５ｂと、第１の溝部５ｃから外側に向かって放射状に延出する３つの第２の溝部５ｅとが設けられている。ここで、凸部５ｂは、略円錐状に形成されている。そして、溶着治具５の当接面５ａを溶着ボス２の先端部２ａに当接させたときに、当接面５ａのうち第１の溝部５ｃおよび第２の溝部５ｅ以外の部位５ｆが、第１の部材３の第２の面３ｂに当接するとともに、凸部５ｂの円錐面５ｄが溶着ボス２の凹部２ｂの周面に接触し、第１の溝部５ｃの底面における凸部５ｂの外周部が溶着ボス２の先端部２ａにおける凹部２ｂの外周部２ｃに接触することになる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させていき（図１（ｂ）中の矢印参照）、溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００３５】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置された部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図１（ｃ）および（ｄ））。
【００３６】
そして、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延びる延出部２ｅが形成され、第１の部材３と第２の部材１とが連結された状態となる。
溶着リブ２のうち加熱溶融される部分の先端部２ａからの軸方向の長さについて、以下の［数２］に示す関係式が成立する。
【００３７】
【数２】
【００３８】
ここにおいて、溶着ボス２が加熱溶融される部分の長さをＬ、溶着ボス２の直径をｄ、延出部２ｅに外接する円の直径をＤ、延出部２ｅの厚みをＴ、平面視における３本の延出部２ｅおよび演出部２ｅに外接する円のうち平面視で延出部２ｅと重ならない部位の面積をＳとしている。
【００３９】
［数１］および［数２］とを比較すると、従来例における平面視円形状の延出部５２ｆの直径Ｄ１と、本実施の形態に係る延出部２ｅに外接する円の直径Ｄとを同じにしながらも、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さをＬ−Ｌ０＝ＳＴ／［π（ｄ／２）２］だけ短くすることができることがわかる。
【００４０】
結局、本実施の形態に係る連結構造は、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さの短縮、即ち、加熱溶融される部分の体積の縮小を図ることができるので、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、連結強度の低下を抑制しながらも加熱時間を短縮することができる。これにより、例えば、第１の部材３に電子部品が実装されている場合には、第１の部材３に伝わる熱量を抑えることができるので、電子部品が高温になることによる電子部品の故障を防ぐことができる。また、平面視円形状の構成とした場合に比べて、貫通孔４の中心から延出部２ｅの先端部までの距離（貫通孔４の中心から延出部２ｅの先端部に外接する円の半径Ｄ／２）を大きくすることができるので、延出部２ｅが貫通孔４から抜けにくくなるので、連結強度の向上が図れる。更に、溶着ボス２の形成に必要な材料を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態１と略同様であり、図３に示すように、第１の部材３における延出部２ｅが当接する部位の一部に、係合凹部４ｂが形成されている点のみが相違する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００４２】
係合凹部４ｂは、第１の部材３の第１の面３ａから第２の面３ｂにまで貫通しており、貫通孔４と連続一体に形成されている。そして、この係合凹部４ｂには、延出部２ｅの一部が埋没することになる。以下、この延出部２ｅにおける係合凹部４ｂに埋没している部位を係合突起２ｅ１と称する。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させていき（図１（ｂ）中の矢印参照）、溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００４４】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置された部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図３（ｃ）および（ｄ）参照）。このとき、溶融された溶着ボス２は、第１の部材３に貫設された貫通孔４の周壁から係合凹部４ｂの中へも侵入していく。
【００４５】
そして、図３（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延び且つ第１の部材３に設けられた係合凹部４ｂそれぞれに嵌合する係合突起２ｅ１を有する延出部２ｅが形成され、第１の部材３を、基台部２１の第３の面２１ａと延出部２ｅにおける平面視で係合凹部４ｂと重ならない部位とで挟持する形で、第１の部材３と第２の部材１とが連結された状態となる。
【００４６】
溶着リブ２のうち加熱溶融される部分の先端部２ａからの軸方向の長さについて、以下の［数３］に示す関係式が成立する。
【００４７】
【数３】
【００４８】
ここにおいて、溶着ボス２が加熱溶融される部分の長さをＬ、溶着ボス２の直径をｄ、延出部２ｅに外接する円の直径をＤ、延出部２ｅの厚みをＴ、平面視における３本の延出部２ｅおよび延出部２ｅに外接する円のうち平面視で延出部２ｅと重ならない部位の面積をＳ１（図３（ｅ）参照）、係合突起２ｅ１の体積をＶ１としている。
【００４９】
［数１］および［数２］とを比較すると、従来例における平面視円形状の延出部５２ｆの直径Ｄ１と、本実施の形態に係る延出部２ｅに外接する円の直径Ｄとを同じにしながらも、溶着ボス２における加熱溶融される部分の長さをＬ−Ｌ０＝（Ｓ１×Ｔ−Ｖ１）／［π（ｄ／２）２］だけ短くすることができることがわかる。
【００５０】
本実施の形態に係る連結構造では、延出部２ｅに、第１の部材３に形成された係合凹部４ｂに嵌合する細長の係合突起２ｅ１が形成されていることにより、実施の形態１に比べて第１の部材３の厚み方向の幅が大きくなり、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００５１】
＜実施の形態３＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態２に係る連結構造と略同様であり、図４に示すように、係合凹部４ｃが第１の部材３の厚み方向に貫通していない点のみが相違する。なお、実施の形態２の同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、連結方法については、実施の形態２と略同様なので、図示のみで説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態に係る連結構造では、実施の形態２と同様に、延出部２ｅに、第１の部材３に形成された係合凹部４ｃに嵌合する細長の係合突起２ｅ１が形成されていることにより、実施の形態１に比べて第１の部材３の厚み方向の幅が大きくなり、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００５３】
また、係合凹部４ｃが、第１の部材３の厚み方向に貫通していないので、その分、実施の形態２に比べて、係合凹部４ｃに埋没した部位の体積（［数３］におけるパラメータＶ１）が小さくなっている。これにより、延出部２ｅの体積を実施の形態２に比べて小さくすることができるので、溶着ボス２における加熱溶融される部分の体積を小さくし、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、実施の形態２に比べて加熱時間を短縮することができる。
【００５４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態１に係る連結構造と略同様であり、図５に示すように、第１の部材３における延出部２ｅが当接する部位の一部に、係合凹部４ｄが形成されている点が相違する。なお、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
係合凹部４ｄは、第１の部材３の第１の面３ａから第２の面３ｂにまで貫通しており、貫通孔４から離間した位置に形成されている。そして、この係合凹部４ｄには、延出部２ｅの一部が埋没することになる。以下、この延出部２ｅにおける係合凹部４ｄに埋没した部位を係合突起２ｅ１と称する。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る連結方法について説明する。
まず、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、溶着ボス２の先端部２ａと溶着治具５の当接面５ａとを接近させる（図５（ｂ）中の矢印参照）。
【００５７】
その後、この溶着ボス２の先端部２ａに形成された凹部２ｂに溶着治具５の当接面５ａに形成された凸部５ｂが嵌合する形で、溶着ボス２の先端部２ａに溶着治具５の当接面５ａを当接させる。
【００５８】
続いて、溶着治具５を第２の部材１に押さえ付ける方向に、溶着ボス２に圧力を加えながら、溶着治具５から溶着ボス２に熱を伝える。このとき、溶着治具５からは、主に凸部５ｂの円錐面５ｄおよび第１の溝部５ｃの底面を介して溶着ボス２に熱が伝わる。すると、溶着ボス２は、先端部２ａから貫通孔４の内側に配置される部位までが加熱溶融され、溶融された溶着ボス２が、溶着治具５の凸部５ｂの円錐面５ｄにより、第１の溝部５ｃから第２溝部５ｅに沿って外側に押し出される（図５（ｃ）および（ｄ）参照）。このとき、溶融された溶着ボス２は、第１の部材３の第２の面３ｂ側から係合凹部４ｄに回り込む。
【００５９】
そして、図５（ｅ）および（ｆ）に示すように、放射状に３方向に延び且つ係合凹部４ｂそれぞれに嵌合する係合突起２ｅ１を有する延出部２ｅが形成され、第１の部材３と第２の部材１とが連結される。
【００６０】
本実施の形態に係る連結構造では、第１の部材３に形成された係合凹部４ｂに、延出部２ｅに形成された係合突起２ｅ１が嵌合することにより、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係る連結構造は、実施の形態４と略同様であり、図６に示すように、係合凹部４ｅが第１の部材３の厚み方向に貫通していない点のみが相違する。なお、実施の形態２の同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態では、図６に示すように、第１の部材３に形成された係合凹部４ｅに、延出部２ｅに設けられた係合突起２ｅ１が嵌合することにより、第１の部材３を第２の部材１に対して基台部２１の第３の面２１ａに沿って摺動させる方向へ加わる力に対する強度が向上している。特に、第２の部材１に対して第１の部材３を貫通孔４の中心軸周りに回転させる力に対する強度が向上している。
【００６２】
また、係合凹部４ｅが、第１の部材３の厚み方向に貫通していないので、その分、実施の形態４に比べて、係合凹部４ｅに埋没した部位の体積（［数３］におけるパラメータＶ１）が小さくなっている。これにより、延出部２ｅの体積を実施の形態４に比べて小さくすることができるので、溶着ボス２における加熱溶融される部分の体積を小さくし、加熱溶融に必要な熱エネルギーを低減することができるから、実施の形態４に比べて加熱時間を短縮することができる。
【００６３】
＜変形例＞
（１）前述の実施の形態１では、溶着治具５の溝部５ｅの数が３つの例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、溶着治具５の溝部５ｅの数が３つ以上の方向に延出するものであってもよい。溶着治具５の溝部５ｅが３つ以上の方向に延出していれば、延出部２ｅが３つ以上形成され、延出部２ｅにより第１の部材３を３点以上で固定することができるので、第２の部材１に第１の部材３をより強固に固定することができる。また、延出部２ｅの厚みを厚くし、更に、溶着ボス２の長さを短くすることができれば、第１の部材３に溶着治具５の当接面５ａを必ず当接させる必要はなく、突出部５ｆと他方の部材３の間に薄いかしめ部が形成されても構わない。
【００６４】
（２）前述の実施の形態２乃至５に係る係合凹部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅの形状は、本実施の形態ので説明した形状に限定されない。
また、３つの延出部２ｅのうちの１つまたは２つの延出部２ｅに対応する部位だけに係合凹部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを形成するようにしてもよい。
【００６５】
（３）前述の実施の形態４および５では、第１の部材３における各延出部２ｅに対応する部位に、係合凹部４ｄ，４ｅを１つずつ形成する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、１つの延出部２ｅに対応する部位に複数の係合凹部４ｄ，４ｅを形成してもよい。
【００６６】
（４）前述の実施の形態１乃至４では、溶着ボスが熱可塑性の合成樹脂により形成されてなる例について説明したが、これに限定されるものではなく、金属以外の熱可塑性の材料であれば他の材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、部材同士を溶着リブを用いて連結する連結構造、および、当該連結構造を得るための連結方法に好適である。そして、コスト低減および連結時の加熱時間の短縮が要求される連結構造に有効である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 第２の部材
２ 溶着ボス
２ａ 先端面
２ｂ 凹部
２ｃ 外周部
２ｅ、２ｆ 延出部
２ｅ１ 係合突起
３ 第１の部材
３ａ 第１の面
３ｂ 第２の面
４ 貫通孔
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ 係合凹部
５ 溶着治具
５ａ 当接面
５ｂ 凸部
５ｃ 第１の溝部
５ｄ 円錐面
５ｅ 第２の溝部
２１ 基台部
２１ａ 第３の面
２２ 突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで貫通する貫通孔が形成されてなる第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の面に対向する第３の面を有し、前記第３の面に設けられ且つ前記貫通孔に挿通された熱可塑性材料からなる突出部および当該突出部の先端部から前記第２の面における前記貫通孔の外側へ前記貫通孔を中心として放射状に延出してなる熱可塑性材料からなる複数の延出部を有する第２の部材とを備え、
前記第３の面と前記延出部とで挟持する形で、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結してなる
ことを特徴とする連結構造。
【請求項２】
前記複数の延出部は、隣接する２つの前記延出部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる
ことを特徴とする請求項１記載の連結構造。
【請求項３】
前記延出部は、少なくとも３つ設けられてなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の連結構造。
【請求項４】
前記第１の部材は、前記第２の面に前記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部が形成されてなり、
前記第２の部材は、前記延出部における前記係合凹部に対応する部位に係合突起が形成されてなる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の連結構造。
【請求項５】
前記係合凹部の外形サイズは、前記延出部の外形サイズよりも小さく形成されてなる
ことを特徴とする請求項４記載の連結構造。
【請求項６】
前記係合凹部は、前記貫通孔と連続して形成されてなる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の連結構造。
【請求項７】
前記係合凹部は、前記第１の部材における前記第１の面から第２の面まで貫通する
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の連結構造。
【請求項８】
第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有する第１の部材に前記第１の面から前記第２の面まで貫通する形で形成された貫通孔に、前記第１の部材の前記第１の面に当接する第３の面を有する第２の部材の前記第３の面側に設けられた溶着ボスを前記貫通孔に挿通する工程と、前記貫通孔から前記第２の面側に突出する前記溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧することにより、前記貫通孔に挿通された突出部および当該突出部の先端部から前記第２の面における前記貫通孔の外側へ延出してなる延出部を形成する工程とを含む連結方法であって、
前記溶着治具は、前記溶着ボスの先端部との当接面の中央部に突設された突出部と、前記当接面の中央部から前記当接面の外周部に向かって放射状に延びた複数の溝部とが設けられてなり、前記溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧すると、溶融した前記溶着ボスの先端部が前記突出部により前記溝部に沿って押し出されることにより前記延出部が形成される
ことを特徴とする連結方法。
【請求項９】
前記複数の溝部は、隣接する２つの前記溝部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる
ことを特徴とする請求項８記載の連結方法。
【請求項１０】
前記溝部は、少なくとも３つ設けられてなる
ことを特徴とする請求項９に記載の連結方法。
【請求項１１】
前記第１の部材に、前記第２の面に前記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部を形成する工程と、
前記第２の部材に、前記延出部における前記係合凹部に対応する部位に係合突起を形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の連結方法。
【請求項１】
第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有し、前記第１の面から前記第２の面まで貫通する貫通孔が形成されてなる第１の部材と、
前記第１の部材の前記第１の面に対向する第３の面を有し、前記第３の面に設けられ且つ前記貫通孔に挿通された熱可塑性材料からなる突出部および当該突出部の先端部から前記第２の面における前記貫通孔の外側へ前記貫通孔を中心として放射状に延出してなる熱可塑性材料からなる複数の延出部を有する第２の部材とを備え、
前記第３の面と前記延出部とで挟持する形で、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結してなる
ことを特徴とする連結構造。
【請求項２】
前記複数の延出部は、隣接する２つの前記延出部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる
ことを特徴とする請求項１記載の連結構造。
【請求項３】
前記延出部は、少なくとも３つ設けられてなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の連結構造。
【請求項４】
前記第１の部材は、前記第２の面に前記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部が形成されてなり、
前記第２の部材は、前記延出部における前記係合凹部に対応する部位に係合突起が形成されてなる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の連結構造。
【請求項５】
前記係合凹部の外形サイズは、前記延出部の外形サイズよりも小さく形成されてなる
ことを特徴とする請求項４記載の連結構造。
【請求項６】
前記係合凹部は、前記貫通孔と連続して形成されてなる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の連結構造。
【請求項７】
前記係合凹部は、前記第１の部材における前記第１の面から第２の面まで貫通する
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の連結構造。
【請求項８】
第１の面と当該第１の面とは反対側の第２の面とを有する第１の部材に前記第１の面から前記第２の面まで貫通する形で形成された貫通孔に、前記第１の部材の前記第１の面に当接する第３の面を有する第２の部材の前記第３の面側に設けられた溶着ボスを前記貫通孔に挿通する工程と、前記貫通孔から前記第２の面側に突出する前記溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧することにより、前記貫通孔に挿通された突出部および当該突出部の先端部から前記第２の面における前記貫通孔の外側へ延出してなる延出部を形成する工程とを含む連結方法であって、
前記溶着治具は、前記溶着ボスの先端部との当接面の中央部に突設された突出部と、前記当接面の中央部から前記当接面の外周部に向かって放射状に延びた複数の溝部とが設けられてなり、前記溶着ボスの先端部を溶着治具により加熱溶融しながら押圧すると、溶融した前記溶着ボスの先端部が前記突出部により前記溝部に沿って押し出されることにより前記延出部が形成される
ことを特徴とする連結方法。
【請求項９】
前記複数の溝部は、隣接する２つの前記溝部同士のなす角度それぞれが互いに等しくなるように配置されてなる
ことを特徴とする請求項８記載の連結方法。
【請求項１０】
前記溝部は、少なくとも３つ設けられてなる
ことを特徴とする請求項９に記載の連結方法。
【請求項１１】
前記第１の部材に、前記第２の面に前記第２の部材を係合するための１つ以上の係合凹部を形成する工程と、
前記第２の部材に、前記延出部における前記係合凹部に対応する部位に係合突起を形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の連結方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１８２７５（Ｐ２０１２−２１８２７５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５６９７（Ｐ２０１１−８５６９７）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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